说到人类历史上的伟大发明,可以说是无数的。例如,蒸汽列车曾经是19世纪人类的主要交通工具。当时,蒸汽列车代表了时尚和进步。蒸汽列车在哪里行驶相当于人类工业文明!然而,蒸汽列车在20世纪逐渐被内燃机车所取代,现在电力机车已经取代了内燃机车!
本文今天要讨论的发明,就像当年的蒸汽火车一样,曾经是人类某一时期的重要发明,被广泛使用,但现在已经被更先进的产品所取代。它是电子计算器的前身机械计算器!
众所周知,人类历史上第一台电子计算机于1946年在美国成功生产。该电子计算机采用真空电子管,重达30吨,能耗巨大。由于工作中发烧严重,需要经常停机!
只有像美国这样的土豪劣绅才能负担得起这样的电子计算机!事实上,直到20世纪70年代,集成电路出现后,便携式计算机才真正在公众中普及。问题来了。在此之前,人们,特别是一些科研工程师或商业会计师,通常使用什么来完成复杂的操作?
这时,有些人会回答:算盘!
的确,当时的中国其实主要是用算盘!
但当时西方出现了,比中国算盘好用多了,持续了三个世纪的黑科技产品:
机械计算器!
以上两张图片是二战后常用的机械计算器,即末代机械计算器。这个计算器比矩形铁饭盒大不了多少,可以说携带起来比较方便!
但是人类发明的最早的机械计算器与这种后期产品有很大的不同!
上图是人类历史上第一台真正意义上的机械计算器,全称滚轮加法器,又称帕斯卡加法器!
这台机器是1642年法国哲学家和数学家布莱士.帕斯卡发明!
看到帕斯卡这个词,经过九年的义务教育,你觉得有点熟悉吗?
顺便说一句,这个帕斯卡是我们在物理课上经常遇到的压力单位:帕斯卡!
说到这个帕斯卡,它真的是一个年轻的天才!他1642年出生在法国的一个数学家庭。他三岁时失去了母亲,由税务官的父亲抚养长大。他很小就对科学研究表现出了兴趣!
年轻的帕斯卡可以说爱他的父亲,他每天看着年迈的父亲计算税率,想帮助做一些事情,但害怕他的父亲不放心,所以未来的科学家想为他的父亲做一台机器,所以19岁,他发明了人类历史上的第一台机械计算机!
人类历史上第一台划时代的机械计算机,其实是孝子送给老父亲的礼物!
帕斯卡的计算机是一个由一系列齿轮组成的装置,看起来像一个矩形盒子!它需要像儿童玩具一样使用钥匙旋转条,只能添加和减少!
这是一种由齿轮啮合原理制成的十进制加法器。当齿轮旋转一周时,10个齿中最长的齿将与更高的齿轮啮合。同样,反过来旋转是减法计算。
帕斯卡是一个真正的天才,他在许多领域取得了成就。后人说他是数学家、物理学家、哲学家、流体动力学家和概率的创始人。任何学过物理的人都知道一个关于液体压力的“帕斯卡定律”,这是他的伟大发现,并以他的名字命名!
他甚至是一名作家,他优美的散文在法国曾经很有名!不幸的是,长期的艰苦研究损害了他的健康。他在1662年英年早逝,死时只有39岁!
帕斯卡死后10年,德国莱布尼茨改进了帕斯卡的加法器,最终成为人类科学史上比帕斯卡更出名的牛人,最终成为机械计算器的创始人!
经过九年的义务教育,你看到莱布尼茨这个四个字又亮了吗?
顺便说一句,莱布尼茨是人类数学史上数不胜数的牛人之一,因为他和牛顿分别独立发明了微积分!
然而,莱布尼茨和牛顿有很大的不同,因为牛顿最擅长“幻想”。虽然这些幻想非常伟大和先进,但它们很少发明和制造实物!
但这个莱布尼茨非常擅长发明和制造物理物体,就像这个机械计算器是他的发明之一一一样!
莱布尼茨的改进使机械计算器具有乘法和除法功能,甚至开方操作!
该计算器以手柄的旋转周数代表乘法倍数,长轴对应齿数不同,可完成乘法计算!
莱布尼茨对人类的另一个重大贡献是,在公元1700年,他受到了一位朋友给他的中国易图(八卦)的启发,体会到了二进制的真谛!
尽管莱布尼茨的乘法器仍采用十进制,但它率先为计算机设计,系统提出了二进制操作规则,为计算机的现代发展奠定了坚实的理论基础!
虽然莱布尼兹的机械计算器很容易使用,但由于长轴太长,不利于处理,一些型号实际上重达几十公斤,长达一米!100多年后,直到1874年,鲍德温和的奥德纳在前人的基础上使用了可变齿轮,并缩短了长计算轴!
但是这个时候计算器还是比较麻烦的,结果需要人用手把笔记记在纸上!
在不到10年的时间里,另一位美国牛人发明家菲尔特出现了。他将计算器与当时出现的打字机结合起来,使计算结果能够直接记录在纸上!
后来,有人改进了菲尔特计算器,加上电动电机,电动计算器出现了,以前的计算器被称为手动计算器!
然后全键盘改为九键式!
上图为全键盘,下图为九键式!
机械计算器,终于完美了!
机械计算机在第二次世界大战期间的应用达到了顶峰,它们是轰炸机弹射瞄准器的基础。此外,雷达还需要使用机械计算机来计算飞机后的飞机速度,以及船舶在战斗中随时调整炮的仰角!
电子计算机出现后,机械计算机也使用了一段时间,主要是因为当时的电子计算机太贵太重了!然而,电子计算机的主要部件迅速从真空电子管发展到晶体管,最终发展到集成电路!
20世纪70年代,使用集成电路的手持电子计算机推出,非常便宜,便于携带。从那时起,机械计算机逐渐消失,并在20世纪80年代完全消失!
机械计算器,结构复杂,一旦出现故障,维护非常麻烦,需要专业维修人员拆卸,更换零件,重新组装,然后检查整个计算器,确保正常运行,经常每隔几周出现一两次,这也是机械计算机完全取代的原因!
虽然有这么多问题,但机械计算器有一个很大的好处,那就是它特别耐用。如果维护得当,可以使用数百年!这是现代电子计算机无法比拟的!
虽然机械计算器已经完全退出了人类历史的舞台,但由于其精致的结构和复杂的操作,它反映了纯机械物理运动的美,成为当今工业产品收藏行业的绝对宠儿!许多绝版产品甚至进入了国家博物馆,成为了许多国家的国宝!
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